机械手自动操作控制的PLC程序设计Word文档下载推荐.docx

1、按国标GB 7714 87文后参考文献著录规则书写：1.廖常初，FX系列PLC编程的应用. ：机械工业出版社，2005.42.范永胜，王岷.电气控制与PLC应用. ：中国电力出版社，20073. 齐从谦，王士兰.PLC技术及应用. ：机械工业出版社，2000.84. 王晓军，杨庆煊，许强.可编程控制器原理及应用. ：化学工业出版社，2007.75.设计成果形式及要求： * *!（! * VB ! * VB ! ! *!*VB !提供设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求6.工作计划及进度：资料查阅阶段2016年12月6日 12月8日分析、设计、绘图2016年12月9日答辩

2、系主任审查意见：签字：年 月 日1机械手的工作原理1 .1 机械手的概述 11.2 机械手的工作方式 22机械手控制程序设计2.1输入和输出点分配表及原理接线图 32.2 控制程序 43梯形图及指令表3.1梯形图 93.2指令表 1 1总结 1 3参考文献 1 4附录 1 51.1机械手的概述能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工 具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化， 能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工 和原子能等部门。机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件， 根据被抓

3、持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹 持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动） 、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸 缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关键参数。自由度越多， 机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有 23个自由度。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械 式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种； 按运动轨迹控制方 式可分为点位控制和连续轨迹控制机

4、械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置， 如在自动机床或自动生产线上 装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常 称为机械手。机械手虽然目前还不如人手那样灵活， 但它具有能不断重复工作和 劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已 受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如：1、 机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。2、 在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械 行业中它可以用来组装零部件。3、 可在

5、劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。4、 可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。5、 宇宙及海洋的开发，军事工程及生物医学方面的研究和试验。1.2机械手的工作方式机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控 制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。 当旋钮打 向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完 成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都需要按下该工步按 钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。1、机械手传送工件系统示意图，如图1所示。枣喪夫詹停吐

6、倉停。R 。 Q 13 Xis X10 X5L 丁一 /图1机械手传送示意及操作面板图2、机械手顺序动作的要求是:1）按下起动按钮SB1时，机械手系统工作。首先上升电磁阀通电，手臂上升, 至上升限位开关动作。2） 左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作3） 下降电磁阀通电，手臂下降，至下降限位开关动作4）启动传送带A运行，由光电开关SP检测传送带A上有无物品送来，若检测到物品，则抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作。5） 手臂再次上升，至上升限位开关再次动作。6） 右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作。7） 手臂再次下降，至下降限位开关再次动作。8） 放松电磁阀通电，机

7、械手松开手爪，经延时 2秒后，完成一次搬运任务，然 后重复循环以上过程。9） 按下停止按钮SB2或断电时，机械手停止在现行工步上，重新起动时，机械 手按停止前的动作继续工作。2.1输入和输出点分配表及原理接线图2.1.1 PLC I/O 分配表1机械手传送系统输入和输出点分配表名称代号输入输出启动SB1X0夹紧SB5X10电磁阀下降YV1Y0下限行程SQ1X1放松SB6X11电磁阀夹紧YV2Y1上限行程SQ2X2单步上升SB7X12电磁阀上升YV3Y2右限行程SQ3X3单步下降SB8X13电磁阀右行YV4Y3左限行程SQ6X4单步左移SB9X14电磁阀左行YV5Y4停止SB2X5单步右移SB1

8、0X15原点指示ELY5手动操作SB3X6回原点SB11X16连续操作SB4X7工件检测SQ7X17com图2、原理接线图2.1.2 选择 PLC该机械手为开关量控制，且所需的I/O点数不多，因此选择一般的小型 低档PLC即可。由于所需的I/O点数分别为17和8点，考虑到机械手操作的工 艺固定，选用FX2n 48MR的PLC来实现机械手控制系统。2.2控制程序2.2.1操作系统操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图所示。图3 机械手操件系统程序其原理是：把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，丫5驱动指示灯亮。再把 旋钮置于手动，则X6接通，其常闭触头打开，程序

9、不跳转（CJ为一跳转指令， 如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。之后，由于 X7常闭 触点闭合，当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置于自动位 置，（既X6常闭闭合、X7常闭打开）则程序执行时跳过手动程序，直接执行自 动程序。222回原位程序回原位程序如图4所示。用S10S12作回零操作元件。应注意，当用S10S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器 M8043置1。圏4目匣位状态转穆圏223手动单步操作程序如图5所示。手动操作时用X10X15对应的六个按钮控制夹紧，松开，机 械手的升，降，右行，左行，为了保证系统的安全运行在手动程序中设置了

10、必要 的联锁，以防止功能相反的两个输出继电器同时为 ON。上下左右极限开关X2,X1,X4,X3的常闭触点与控制机械手的丫0,丫2,丫3,丫4线圈串联以防止机械手行程 超限出现事故。用上限位开关 X2,为ON，作为手动左行右行的条件，禁止机械 手在较低的位置水平移动，避免于地面上的东西碰撞。HH108LOXQW9LonanSLZOOAinoPLOOOAI MVSOOXI NVZLZLOXonvLLOH01LOOA1SH6LLOXoriu8LLOO AIBS9Z02H1阪Sao十OLOXGWgON20內oooxa17阴IX0D118ANIY00219OUTYODO20LDMO21ANDXO142

11、2AMDX00223人忖X00424Y00325Y0042627X0152829AN IXD0330AHI31图5 手动单步操作程序224自动操作程序自动操作状态转移见图6所。当机械手处于原位时，按启动 X0接通，状 态左移限位圏6 自动操fE伏态转移圏 延时1秒。延时时间到，T1接通，状态转移到S26上升。上升到最高位，X2接通，状态转移到S27左移。左移到最左位，使 X4接通，返回初始状态，再开始 第二次循环动作。在编写状态转移图时注意各状态元件只能使用一次， 但它驱动 的线圈，却可以使用多次，但两者不能出现在连续位置上。因此步进顺控的编程， 比起用基本指令编程较为容易，可读性较强。225

12、机械手传送系统梯形图如图7所示。图中从第0行到第27行为回原位状态程序。从第28行到第 66行，为手动单步操作程序。从第67行到第129行为自动操作程序。这三部分 程序（又称为模块）是图3的操作系统运行的。回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以RET结束本步进顺控程序块。但两者又有不同。回原位程序不能自动返回初 始态S1。而自动操作程序能自动返回初态 S2。3、梯形图及指令表3.1梯形图|109I：?10!I93|现 血册 ）iJl?M 11iI门|诵1737孔卜IJ1T het E他图7机械手传送系统梯形图3.2指令表1SETM8002SI3STL4X0165

13、S107RSTY001戏;TYOOOWVO 0212811S111516伽S12M804325 nOLFEFTSI 2LEi喇IYOOS32LDIX00633CJPO36xoooAN!X005383940X01041iH42U2024344LU45X011464748X0124950馭Y000515253X01354X00155565?58X0I45961X003626364X0I53030317S2Y0X0XDS24S24Y0OS2Y0口T1S2丈02S27S27Y0O04xooS?STLOUTLDANISETSTlOLrrLnSET肌ourLDOLrrRFTEND1 2-Qv o 2nu

14、11314oi-X-1 .1oTi112 3 5 6 -2 nz TL ot*u7 1J Au- Au 为s s Y4 o n 1 nu Au nu AuTJ CM CS1 nu X为s s Y为_inuS2S2YJOJ-oo-I N E n - I MJ/llJLDDJmSFSTmD D T L TItJMJSESTltJLDSET肌SETT L TSE8TDULDSET5 6 ? 8 9 ad cu Ahv DD cu7r3 4 R* 77 7 7 78 9 o 1 3 Jr 57 7 & &D Do 6nv &Q6 8 9 Do &Q DDDUT3 Jr 6 7 Qu Qy Qu QuO

15、O 9Qu Qu总结机械手的控制对于很多场合需求很大，不论是机床使用的小型系统还是流水 线上的这类设备，其基本动作要求类似，所以控制的实现也可以相互借鉴。对于控制程序的编写，这里给出的只是一种实现手段，使用可编程控制器还 有其他的方法可以实现这样的控制， 针对所用的具体系统的情况，设计人员可以 选用不同的方法来编写程序。机械手高效的工作效率，准确的定位精度，以及简单的结构及控制方式是人手不能替代的，机械手的使用也将越来越广泛。参考文献1. 廖常初，FX系列PLC编程的应用. ：2. 范永胜，王岷电气控制与PLC应用. ：4. 王晓军，杨庆煊，许强可编程控制器原理及应用. ：附录主要元器件的型号选择：文字符号型号规格KT时间继电器MT5CR50Hz,240VFU熔断器RL1QS断路器DZ2050HzSB1,SB2,SB5,SB6按钮LAY3SB7,SB8,SB9,SB10